专利名称：数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法
技术领域：
本发明属于无线电传输系统技术领域，尤其涉及一种数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法。
背景技术：
直放站功能就是放大从基站(下行)和移动台(上行)接收过来的有用信号，并将放大后的信号经天线(或其它耦合方式)发送出去。通过这一方式提高系统基站的覆盖能力。直放站工作时必须同施主基站(下行)频点保持完全一致。直放站的工作频点一般都是通过直放站管理系统来设置，而此管理系统是独立于基站系统的。这样，当基站频点发生改变时，直放站管理系统无法直接获知其变化。目前业界为直放站改变工作频点较为常见的方法是通过直放站监控系统下达短信命令到每一台直放站完成改频；有些监控系统无法控制的，只能人工到现场改频。因此，GSM基站频点优化时，需要花费大量时间和精力，给网优工作人员带来很大不便。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种可靠性、实时性好，灵活性高的数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括如下步骤。I)将直放站移频到中频的信号首先经过A/D采样，数字化后进入NCO进行混频，成为零频，并输出两路相差90度的数字载波I、Q信号，这两路信号分别送入CIC抽取滤波器，随后再通过FIR滤波器进行滤波，最后进行数据的二次抽取。2)将二次抽取后的I、Q信号输入功率计算器进行平方求和计算瞬时功率:P瞬时= (i2+q2)，再通过累加模块采用功率累加计算方式来计算功率，之后送入功率比较模块。3)功率比较模块将接收到的各功率累加模块输出的改频频点信号的功率值按照从大到小的顺序比较出来,并将其功率对应的频点也一并记录下来,传送给上位机,其中功率的比较采用冒泡排序的方法，每采集完一帧功率数据，就对功率值进行一次冒泡排序；最后，上位机将自动跟踪出的频点设置到直放站正常工作的选频通道上。作为一种优选方案，本发明所述步骤I)当输入一个新的频点信号时，经过AD数字化后，步骤2)将计算出此频点的功率同步骤3)排序好的各选频频点的功率一一比对，看其中是否有存在的该频点的邻频。如果没有该频点的邻频，那它就算作一个新的频率字，跟各选频通道信号的频点中功率最小的频点H)相比，如果功率大于H)的功率PO，那么替换掉H)，重新启动冒泡排序，得出一个新的序列；如果功率小于PO，直接将新输入的数字信号的频点丢弃掉。如果有该频点的邻频，设定新输入的频率为Fnew,功率为Pnew ;排序好的各选频通道信号的频点中同它邻频的频点为Fx，功率为Px，那么有两种可能。l、Pnew〈Px ,则Fx为主频点，Fnew为Fx的邻频，丢弃Fx。
2、Pnew>Px ,则Fnew为主频点，Fx为Fnew的邻频，保留Fnew,丢弃Fx,而且需要重新启动一次冒泡排序，将新输入的频点Fnew排列到各选频通道信号的频点的序列中。作为另一种优选方案，当被认为是某一信号B的邻频信号C的功率大于某一门限值LINE2时，先不丢弃该信号C，而将其暂存起来，并置一个标志flag有效；之后在接收到信号A时，若发现信号B为信号A的邻频点，且标志flag有效，那么说明信号A为主信号，信号B为信号A的频率泄露，应该将信号B丢弃掉，而之前暂存的信号C作为正常的工作信号被恢复出来，将标志flag置无效。 本发明有益效果采用本发明的方法可实现对频点的自动跟踪，把网优人员从这种简单繁琐的工作中解放出来；且可靠性、实时性好，灵活性高；另外，本发明有效节约了系统传输资源，提高系统适应性，成本低。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。图I数字光纤直放站近端机系统。图2数字光纤直放站远端机系统。图3数字中频FPGA的结构。图4本发明频点跟踪系统原理框图。图5本发明频点跟踪的结构框图。图6 400KHz邻频信号示意图。
具体实施例方式频点自动跟踪技术的实现属于一个功能比较单一独立的模块，它一般需要嵌入在数字光纤直放站的数字中频单元中使用。为明确理解本发明的技术发案，首先将数字光纤直放站以及其数字中频单元原理简要介绍一下。如图I、图2所示，分别为数字光纤直放站的近端机和远端机系统。近端机接收到移动通信基站的信号，下变频到中频信号，经高速ADC变换到数字信号，经过数字信号处理后按一定帧格式打包成串行数据，再经光纤收发器发送到远端机，经基带处理单元解帧，恢复到中频信号，再经上变频到射频，经射频功放发射出去；从移动终端上行的信号经远端机接收子系统接收后，下变频到中频信号，然后通过上述的逆过程，经光纤回到近端中继机，给基站接收，这样完成了移动通信基站的远端覆盖功能，成为基站的一种拉远端。在数字光纤直放站中，其关键技术之一是数字中频处理技术。不论近端机还是远端机其结构都基本相同，主要包括电源模块单元，MCU管理单元，两路ADC和两路DAC数据转换单元，FPGA数字信号处理单元，时钟单元，时钟管理单元，光模块单元等组成。本发明中，频点自动跟踪技术可作为一个功能比较独立的模块放在数字信号处理单元FPGA (XILINX Spartan6100t)中实现。FPGA中，主要就实现了数字信号处理，serdes数据传输，以及频点自动跟踪功能。因为GSM中上行、下行的频点是对应的，频点的自动跟踪技术只在下链路中实现。FPGA大体的实现结构如图3，其原理实现如下。
主要设计了两种选频通道，其中一种为直放站正常工作选频通道，共设16路，信号经过NCO，CIC, FIR模块处理后通过CPRI协议数据打包，由光纤送达直放站远端机 ’另外一种为频点自动跟踪通道，只有I路，除了选频功能之外，增加了实时测量载波功率的设计，通过测量载波的功率，为频点自动跟踪算法提供数据输入，最终选择出有效载波。本发明频点自动跟踪系统的原理框图如图4所示。其中具体的实施方式如下自动载波跟踪循环遍历带宽内所有频点，完成各频点的功率检测，这个通道对载波功率的分析是一直实时执行的。在跟踪过程中根据不断改变通道的NCO参数，即载波频率字参数，来依次选择不同频点进行功率检测。计算出各频点的功率之后，再根据一定的方法滤除噪声和杂波，选出基站正在工作的有效频点。最后将这些频点输出至监控中心，监控中心再把有用频率字输出至正常工作的选频通道，并计算出频点号输出至上位机。下面通过几部分具体阐述本发明的技术方案。 一、数字信号处理模块的实现。频点自动跟踪系统的内部实现框图如图5所示。数字信号处理过程是经过AD采样后的数字信号序列与NCO相乘，成为零频，并输出两路相差90度的数字载波I、Q信号，频率为61. 44MHz，这两路信号再分别送入CIC抽取滤波器(64倍抽取)，出来后信号频率降为O. 96MHz,随后再通过FIR滤波器进行滤波。O. 96MHz的数据率对于功率计算还比较困难，所以需要进行数据的二次抽取。二、功率累加器。GSM—个基本巾贞的时间为4. 6125ms,为保证每个时隙能采样到至少一个数据,最后将二次抽取的时钟定为26 KHz或52KHz ;两个GSM时隙采样共30个数据，或一个GSM时隙采样30个数据，一个GSM帧采样240个数据，这样既可以保证较好的精度又可避免对FPGA提出太高的性能要求。根据功率计算公式，对进入功率计算器的I、Q信号进行平方求和Ρ = α2+92)。此时的功率为瞬时功率，但这样的功率是不稳定的，不适合直接作为功率大小的衡量。可以使用功率累加计算方式来计算功率。使用的时钟为26或52ΚΗΖ，对I帧GSM信号进行采样，计算采样点的功率之和，即240个数据的累加和Ρ= Σ (I2+Q2)。每个频点的功率便是用这一帧240个点的数据之和作为功率来统计，之后送入功率比较模块。三、功率比较器。功率比较模块接收到功率累加模块输出的16个通道的功率值后，将这16个通道的功率按照从大到小的顺序比较出来，并将其功率对应的频点也一并记录下来，传送给上位机。其中功率的比较采用冒泡排序的方法，每采集完一帧功率数据，就对功率值进行一次冒泡排序。最后，上位机将自动跟踪出的频点，设置到正常工作的信道上。在比较功率过程中，有一种邻频的干扰情况，需要注意一下。所谓邻频的干扰就是指在GMS系统中，信号的带宽都是大于200KHZ的，所以就会出现有效频点相邻200KHz也有一定的功率，如图6所示。虽然邻频的功率值不算很大，却也已经高于干扰的门限，为了保证系统对极低话务量时载频的检测能力，我们便不能仅仅靠提高门限来去除邻频干扰，所以系统必须加入一个去邻频干扰的机制。机制描述如下当输入一个新的功率P和频率字FREQ时，先将这个频率字同排列好的16个频率字一一比对，看其中是否有邻频。
如果没有，那它就算做一个新的频率字，跟16个频点中功率最小的频点H)相比，如果功率大于PO，那么，替换掉H)，重新启动冒泡排序，得出一个新的16个频点的序列。如果功率小于PO，直接将新输入的频点丢弃掉。如果有，设定新输入的频率为Fnew，功率为Pnew。排列好的16个频点中的同它邻频的频点为Fx，功率为Px。那么有两种可能。I、Pnew〈Px ,则Fx为主频点，Fnew为Fx的邻频，需要丢弃Fx。2、Pnew>Px ,则Fnew为主频点，Fx为Fnew的邻频，需要保留Fnew,丢弃掉Fx。而且需要重新启动一次冒泡排序，将 新输入的频点Fnew排列到16个频点的序列中。在上述去邻频机制中，还会出现如图6情况。有一个强功率信号A (如BCCH)。在其偏200K位置有频率泄露，那里也会有一定的功率信号B，在其偏400KHz处还有一个正常工作的低功率信号C—TCH。按照上述邻频消除的机制，偏400KHz处的工作信号C就很可能被作为BCCH偏200K的信号B的邻频而被丢弃掉。所以还需要对去邻频机制进行一点改进，来避免产生这种误将主信号作为邻频信号滤掉的状况。解决办法如图6所示，假设信号按照频点C、B、A的顺序依次从功率累加模块传输到功率比较模块。首先，C信号被保存。之后又接收到B信号时，如果按照上述邻频消除机制，C信号会被作为B信号的邻频而被丢弃掉，这就丢掉了正常的功率信号C。所以为避免这种情况，当被认为是邻频的频点C功率大于某一门限值LINE2时，先不丢弃该频率字，暂存起来，并置一个标志flag有效。之后在接收到A信号时，发现B为A的邻频点，且flag标志有效，那么说明A信号为主信号，B信号为A的频率泄露，应该将B丢弃掉，而之前暂存的C信号作为正常的工作信号被恢复出来，将flag标志置无效。这样就完善了邻频消除机制。在经过功率计算和功率比较模块后，FPGA便会向单片机输出16个频率字。上位机将这些频率字转为对应的频点号，显出在监控软件，监控软件再将更新的16个频率字设置到正常工作的选频通道中，就完成了整个频点自动跟踪的功能。可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法，其特征在于包括如下步骤 1)将直放站移频到中频的信号首先经过A/D采样，数字化后进入NCO进行混频，成为零频，并输出两路相差90度的数字载波I、Q信号，这两路信号分别送入CIC抽取滤波器，随后再通过FIR滤波器进行滤波，最后进行数据的二次抽取； 2)将二次抽取后的I、Q信号输入功率计算器进行平方求和计算瞬时功率PRW= (I2+Q2)，再通过累加模块采用功率累加计算方式来计算功率，之后送入功率比较模块； 3)功率比较模块将接收到的各功率累加模块输出的改频频点信号的功率值按照从大至IJ小的顺序比较出来，并将其功率对应的频点也一并记录下来，传送给上位机，其中功率的比较采用冒泡排序的方法，每采集完一帧功率数据，就对功率值进行一次冒泡排序；最后，上位机将自动跟踪出的频点设置到直放站正常工作的选频通道上。
2.根据权利要求I所述数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法，其特征在于所述步骤I)当输入一个新的频点信号时，经过AD数字化后，步骤2)将计算出此频点的功率同步骤3)排序好的各选频频点的功率一一比对，看其中是否有存在的该频点的邻频； 如果没有该频点的邻频，那它就算作一个新的频率字，跟各选频通道信号的频点中功率最小的频点相比，如果功率大于R)的功率PO，那么替换掉H)，重新启动冒泡排序，得出一个新的序列；如果功率小于PO，直接将新输入的数字信号的频点丢弃掉； 如果有该频点的邻频，设定新输入的频率为Fnew，功率为Pnew ;排序好的各选频通道信号的频点中同它邻频的频点为Fx，功率为Px，那么有两种可能； 1、Pnew〈Px,贝丨J Fx为主频点，Fnew为Fx的邻频，丢弃Fx ； 2、Pnew>Px,则Fnew为主频点，Fx为Fnew的邻频，保留Fnew,丢弃Fx,而且需要重新启动一次冒泡排序，将新输入的频点Fnew排列到各选频通道信号的频点的序列中。
3、根据权利要求2所述数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法，其特征在于当被认为是某一信号B的邻频信号C的功率大于某一门限值LINE2时，先不丢弃该信号C，而将其暂存起来，并置一个标志flag有效；之后在接收到信号A时，若发现信号B为信号A的邻频点，且标志flag有效，那么说明信号A为主信号，信号B为信号A的频率泄露，应该将信号B丢弃掉，而之前暂存的信号C作为正常的工作信号被恢复出来，将标志flag置无效。
全文摘要
本发明属于无线电传输系统技术领域，提供一种可靠性、实时性好，灵活性高的数字中频光纤直放站频点自动跟踪方法。本发明包括如下步骤1)将直放站移频到中频的信号首先经过A/D采样，数字化后进入NCO进行混频，随后再通过FIR滤波器进行滤波，最后进行数据的二次抽取。2)将二次抽取后的I、Q信号输入功率计算器进行平方求和计算瞬时功率P瞬时=(I2+Q2)，再通过累加模块采用功率累加计算方式来计算功率，之后送入功率比较模块。3)功率比较模块将接收到的各功率累加模块输出的改频频点信号的功率值按照从大到小的顺序比较出来，并将其功率对应的频点也一并记录下来，传送给上位机。
文档编号H04W24/02GK102625327SQ20121005994
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者张启东, 张梁, 杜方, 田晓雷, 胡颖, 陶林 申请人:奥维通信股份有限公司